图1 三相永磁同步电机的简单结构模型
U、V、W 为定子上的3 个线圈绕组，3 个线圈绕组的轴线成 120°。电机单相绕组通电的时候，稳态转矩可以表达为：T=f（i，theta） 。其中，i 为绕组中通过的电流；theta为电机转子偏离参考点的角度。
即：T=k *I*sin（theta），k 为转矩常数
若理想的电流源以恒幅值为I，即：
iU=I*sin（wt）
iV=I*sin（wt+2*PI/3）
iW =I*sin（wt+4*PI/3）
则电机各相电流产生的稳态转矩为：
TU=k*I*sin（wt）*sin（theta）
TV=k*I*sin（wt+2*PI/3）*sin（theta+2*PI/3）
TW=k*I*sin（wt+4*PI/3）*sin（theta+4*PI/3）
稳态运行时，theta=wt，则三相绕组产生的合成转矩为：
T=TU+TV+TW=3/2*k*I*sin（PI/2-wt+theta）=3/2*k*I
以上分析表明，对于三相永磁同步电机，当三相绕组输入相差 120°的正弦电流时，由于在内部产生圆形旋转磁场，电机的输出转矩为恒值。因此，将交流伺服控制原理应用到三相混合式步进电机驱动系统中，输入的220V 交流，经整流后变为直流，再经脉宽调制技术变为三路阶梯式正弦波形电流，它们按固定时序分别流过三路绕组，通过改变驱动器输出正弦电流的频率来改变电机转速，输出的阶梯数确定了每步转过的角度，当角度越小的时候，其阶梯数就越多。当然，步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势，频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
图2 给出相差120°的三相阶梯式正弦电流
三相混合式步进电机一般把三相绕组连接成星形或者三角形，按照电路基本定理，三相电流之和为零。即IU+IV+IW =0 。所以通常只需产生两相绕组的给定信号，第三相绕组的给定信号可由其它两相求得。同样，只需要对相应两相绕组的实际电流进行采样，第三相绕组的实际电流可根据式求得。
3 三相混合式步进电机驱动器的系统构成
图3 驱动器的整体框图
3.1 DSP模块设计
在这里，我们选择了TI公司的DSP作为CPU芯片，DSP（Digital Signal Processor）是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。本文选用的DSP（TMS320LF2407A）是一款电机控制专用芯片，144引脚，具有丰富的IO资源，含有四个通用定时器，具有两路专用于控制三相电机的PWM发生器，另外还有专用接收外部脉冲和方向的I/O口。
